[发明专利]一种锂离子电池用集流体及其制备方法，锂离子电池用极片及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池用集流体及其制备方法，同时还涉及一种采用上述集流体的锂离子电池用极片及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种新兴技术，与传统电池相比有着诸多优势。现有技术中，锂离子电池已经广泛的应用于各行各业，最突出的代表为手机采用单块锂离子电池作为动力源，而新能源电动汽车基本采用锂离子电池组作为动力源。国内外基于锂离子电池自身的优点，近年来在理论与工程方面重点研究并不断突破，基本掌握了该电池的应用特性。锂离子电池组虽然可以很好的满足电动产品的发展需求，却一直潜藏着不安全的因素。现有技术中的锂离子电池在发生短路、燃烧进而导致爆炸的几率远高于其它传统电池。

锂离子电池发生爆炸的原因可归纳为电池芯外部短路与电池芯内部短路两方面。在电池短路时，电池内部会放出大量的热，致使温度升高，电池内部会发生多种副反应，特别是在铝箔集流体与满电状态下的负极短路接触时，更容易使锂离子电池发生热失控反应，致使锂离子电池的安全性能大大降低。因此电池芯内部的防护措施，如何从根源上阻断电池发生热失控的可能性是十分重要的。

因此，研发一种新型锂离子电池用铝箔集流体，高温状态下能阻断电池内部短路反应，提高锂离子电池的安全性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池用集流体，高温状态下能阻断电池内部短路反应，提高锂离子电池的安全性。

本发明的第二个目的是提供一种锂离子电池用集流体的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种采用上述集流体的锂离子电池用极片。

本发明的第四个目的是提供一种采用上述极片的锂离子电池。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锂离子电池用集流体，包括铝箔，所述铝箔的一面或两面附着有PTC(正温度系数电阻)层；所述PTC层中含有正温度系数材料，所述正温度系数材料为掺杂金属氧化物的钛酸锶(SrTiO₃)烧结体或钛酸铅(PbTiO₃)烧结体，所述金属氧化物为Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La中任意一种的氧化物或氧化物的组合。

所述PTC层的厚度为1～10μm(单层厚度)。所述铝箔为锂离子电池集流体用铝箔。

所述PTC层中，正温度系数材料的质量百分含量为95％～98％，余量为粘结剂。所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)或SBR(丁苯橡胶)粘结剂。

掺杂金属氧化物的钛酸锶烧结体或钛酸铅烧结体中，金属氧化物的掺杂量为0.1％～1.5％。

掺杂金属氧化物的钛酸锶烧结体或钛酸铅烧结体由包括如下步骤的方法制备：

1)将钛源、掺杂金属氧化物与锶源或铅源混合均匀，在1200℃下煅烧6h，冷却，研磨，得预烧结粉体；

2)将步骤1)得到的预烧结粉体与助烧剂、Mn(NO₃)₂混合均匀，在1350℃下烧结30min，即得。

所述锶源为钛酸锶。所述铅源为钛酸铅。

步骤1)中钛源、掺杂金属氧化物、锶源的摩尔比为：1.0095：0.002：0.9915。

步骤1)中钛源、掺杂金属氧化物、铅源的摩尔比为1.0095：0.002：0.9915。

所述助烧剂为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆中的一种或者几种。优选的，助烧剂为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆按照摩尔比为0.03：0.03：0.32：0.62组成的混合物。或者助烧剂为氧化铝、二氧化硅、二氧化锆按照摩尔比为0.03：0.03：0.62组成的混合物。

步骤2)中Mn(NO₃)₂与步骤1)中锶源或铅源的摩尔比为0.04：99.96。Mn(NO₃)₂采用质量分数为50％的Mn(NO₃)₂溶液。

步骤1)中混合均匀为将原料在球磨机中球磨6h。球磨为加水湿磨。球磨时料、水、球的质量比为1：2：2。球磨后的混合料在干燥箱中110℃干燥6h。干燥后进行研磨。

步骤2)中混合均匀为先将预烧结粉体在球磨机中第一次球磨6h，然后加入ASTZ、Mn(NO₃)₂进行第二次球磨6h。第一次球磨为加水湿磨。球磨时料、水、球的质量比为1：2：2。第二次球磨后的混合料在干燥箱中110℃干燥10h。干燥后进行研磨。